Ekstraksi Astaxanthin Ultrasonik untuk Hasil Lebih Tinggi
- Astaxanthin adalah antioksidan yang sangat kuat yang digunakan dalam obat-obatan dan suplemen nutrisi.
- Untuk menghasilkan astaxanthin berkualitas tinggi dari sumber alami seperti ganggang, diperlukan teknik ekstraksi berkinerja tinggi.
- Ekstraksi ultrasonik adalah perawatan mekanis, yang memberikan hasil astaxanthin yang tinggi dalam waktu ekstraksi yang sangat singkat.
Sonicator Kinerja Tinggi untuk Ekstrak Astaxanthin Berkualitas Tinggi
Ekstraksi ultrasonik adalah teknik ekstraksi berkinerja tinggi yang menggunakan gelombang ultrasound intens untuk mengekstrak astaxanthin dari sumber alami, seperti mikroalga, krill, atau krustasea. Astaxanthin adalah pigmen karotenoid alami yang dikenal karena sifat antioksidannya yang kuat dan berbagai manfaat kesehatan. Ini biasanya digunakan sebagai suplemen makanan dan agen pewarna makanan. Ketahui bagaimana sonikasi membantu meningkatkan proses ekstraksi astaxanthin Anda!
Ekstraksi Ultrasonik Astaxanthin dari Mikroalga
Astaxanthin untuk suplemen makanan, yang dikonsumsi oleh manusia dan hewan untuk manfaat kesehatannya, astaxanthin diperoleh dari makanan laut atau diekstraksi dari ganggang H. pluvialis. Haematococcus pluvialis adalah mikroalga hijau, yang menghasilkan kandungan astaxanthin tinggi ketika kondisi stres diterapkan, misalnya salinitas tinggi, kekurangan nitrogen, suhu tinggi dan cahaya. Dengan hingga 9,2mg/g astaxanthin per sel alga (= hingga 3,8% pada berat kering H. pluvialis), Haematococcus pluvialis mengakumulasi kandungan astaxanthin alami yang sangat tinggi dan oleh karena itu merupakan organisme yang disukai untuk produksi astaxanthin.
Untuk melepaskan astaxanthin dari mikroalga hijau, sel-sel alga harus terganggu. Ultrasonikasi mapan untuk tujuan gangguan sel, lisis dan isolasi senyawa bioaktif sebagai lipid, antioksidan, polifenol dan pigmen alami. Ultrasonik berkinerja tinggi menciptakan gaya mekanis murni yang mengganggu dinding sel dengan gaya geser dan menyebabkan pelepasan zat bioaktif seperti astaxanthin.
Ekstraksi Ultrasonik Astaxanthin dari Ragi
Phaffia rhodozyma adalah ragi yang kaya akan astaxanthin. Namun, dinding sel P. rhodozyma yang tebal, yang terutama terdiri dari glukan dan bertanggung jawab atas kekakuan sel, membuat gangguan sel dan isolasi astaxanthin menjadi tugas yang menuntut. Para peneliti (Gogate et al. 2015) menemukan bahwa ekstraksi ultrasonik dalam kombinasi dengan asam laktat mengintensifkan gangguan sel dan membuat ekstraksi astaxanthin dari P. rhodozyma menjadi proses yang lebih ramah lingkungan dan ramah lingkungan. Mereka menggunakan asam laktat sebagai media untuk gangguan dan etanol sebagai pelarut untuk ekstraksi. Hasil maksimum astaxanthin (90%) diperoleh untuk pendekatan ekstraksi dengan bantuan ultrasound berdasarkan penggunaan asam laktat 3 M, waktu gangguan 15 menit. Ekstraktor ultrasonik yang kuat seperti UIP4000hd (4kW, lihat gambar kiri) dalam kombinasi dengan reaktor aliran melalui bertekanan memungkinkan untuk menghasilkan kavitasi yang sangat intens. Gaya geser kavitasi mengganggu dinding sel ragi dan mendorong perpindahan massa antara interior sel dan pelarut.
- Hasil unggul
- Ekstraksi berkecepatan tinggi – dalam hitungan menit
- Ekstrak berkualitas tinggi – Ringan, tidak termal
- Pelarut hijau (misalnya air/etanol)
- hemat biaya
- Operasi yang mudah dan aman
- Biaya investasi dan operasional yang rendah
- Operasi 24/7 di bawah tugas berat
- Metode hijau dan ramah lingkungan
Ekstraksi Astaxanthin Ultrasonik – dalam Mode Batch atau Aliran Berkelanjutan
Astaxanthin adalah senyawa lipofilik dan dapat dilarutkan dalam pelarut (misalnya etanol 48,0% dalam etil asetat) dan minyak (misalnya minyak kacang kedelai).
Batch: Proses ekstraksi ultrasonik dapat dioperasikan sebagai proses batch sederhana atau sebagai perawatan inline, di mana media terus diumpankan melalui reaktor aliran melalui ultrasonik.
Pemrosesan batch adalah prosedur yang mudah, di mana ekstraksi dilakukan banyak demi lot. Hielscher Ultrasonics menawarkan prosesor ultrasonik untuk batch kecil hingga besar, yaitu 1L hingga 120L.
Untuk memproses batch 5 hingga 10L, kami merekomendasikan UP400St dengan sonotrode S24d22L2D (lihat gambar kiri).
Untuk memproses batch sekitar 120L, kami merekomendasikan Sonicator UIP2000hdT dengan sonotrode RS4d40L4.
Aliran melalui: Untuk volume yang lebih besar dan ekstraksi komersial skala penuh, aliran cairan terus menerus diumpankan melalui reaktor ultrasonik, di mana bubur pelarut / botani sangat sonikasi.
Untuk volume sekitar 8L/menit, kami merekomendasikan UIP4000hdT dengan sonotrode RS4d40L3 dan sel aliran bertekanan FC130L4-3G0

UIP2000hdT (2kW) untuk ekstraksi batch skala besar
Ultrasonicators Kinerja Tinggi untuk Ekstraksi
Hielscher Ultrasonics mengkhususkan diri dalam pembuatan sonicator berkinerja tinggi untuk produksi ekstrak berkualitas tinggi dari tanaman, ragi dan sel. Portofolio produk yang luas dari Ultrasonik Hielscher berkisar dari ultrasonicator laboratorium yang kecil dan kuat hingga sistem bench-top yang kuat dan sepenuhnya industri, yang memberikan ultrasound intensitas tinggi untuk ekstraksi dan isolasi komponen bioaktif yang efisien seperti astaxanthin, quercetin, kafein, kurkumin, terpen, dll. Semua sonicator digital dari 200W hingga 16.000W memiliki menu intuitif dengan pengaturan yang dapat diprogram, layar sentuh berwarna untuk pengoperasian yang nyaman, kartu SD terintegrasi untuk perekaman data otomatis, remote control browser dan banyak lagi fitur ramah pengguna. Sonotrodes dan sel aliran (bagian-bagian, yang bersentuhan dengan media) dapat diautoklaf dan mudah dibersihkan. Semua ultrasonicator kami dibangun untuk operasi 24/7, membutuhkan perawatan yang rendah dan mudah dan aman untuk dioperasikan.
Tampilan warna digital memungkinkan kontrol peralatan ultrasonik yang ramah pengguna. Sistem kami mampu memberikan dari amplitudo rendah hingga sangat tinggi. Untuk ekstraksi senyawa kimia seperti astaxanthin, kami menawarkan sonotrode ultrasonik khusus (juga dikenal sebagai probe ultrasonik atau tanduk) yang dioptimalkan untuk isolasi sensitif zat aktif berkualitas tinggi. Hielscher menawarkan sonotrode khusus untuk amplitudo tinggi dalam kombinasi dengan sel aliran bertekanan yang mampu menghasilkan gaya geser kavitasi ekstrim, yang mengganggu sel ragi yang sangat kokoh sekalipun. Kekokohan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan pengoperasian 24/7 pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut.
Kontrol yang tepat dari parameter proses ultrasonik memastikan reproduktifitas dan standarisasi proses. Sistem ekstraksi ultrasonik otomatis skala industri Hielscher dirancang untuk kapasitas produksi tinggi dari ekstrak berkualitas unggul, sementara pada saat yang sama mengurangi tenaga kerja, biaya, dan energi.
Hubungi Kami! / Tanya Kami!
Literatur / Referensi
- B. Brands and M. Kleinke (2022): Astaxanthin production in Xanthophyllomyces dendrorhous grown in medium containing watery extracts from vegetable residue streams. IOP Conference Series: Earth Environ. Sci. 1034, 2022.
- Chougle, J.A.; Singha, R.S.; Baik, O.-D.(2014): Recovery of Astaxanthin from Paracoccus NBRC 101723 using Ultrasound-Assisted Three Phase Partitioning (UA-TPP). Separation Science and Technology, 49, 2014.
- Gogate et al. (2015): Ultrasound-assisted Intensification of Extraction of Astaxanthin from Phaffia rhodozyma. Indian Chemical Engineer 2015, 57:3-4, 240-255.
- Zou et al. (2013): Response Surface Methodology for Ultrasound-Assisted Extraction of Astaxanthin from Haematococcus pluvialis. Marine Drugs 2013, 11, 1644-1655.
- Farid Chemat, Natacha Rombaut, Anne-Gaëlle Sicaire, Alice Meullemiestre, Anne-Sylvie Fabiano-Tixier, Maryline Abert-Vian (2017): Ultrasound assisted extraction of food and natural products. Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 34, 2017. 540-560.
Fakta-fakta yang Patut Diketahui
ekstraksi sono
Ekstraksi ultrasonik atau ekstraksi sono didasarkan pada prinsip kavitasi akustik.
Ketika gelombang ultrasound yang intens diterapkan pada sistem cair, kavitasi akustik terjadi, yang merupakan fenomena pembangkitan, pertumbuhan, dan akhirnya runtuhnya gelembung vakum (lihat gambar di bawah). Selama perambatan gelombang ultrasound, gelembung vakum berosilasi dan tumbuh sampai mencapai titik ketika mereka tidak dapat menyerap lebih banyak energi. Pada puncak pertumbuhan gelembung, mereka runtuh dengan hebat, yang menyebabkan efek termal, mekanis, dan kimia lokal. Efek mekanis termasuk tekanan tinggi hingga 1000atm, turbulensi, dan gaya geser yang intens. Gaya tersebut mengganggu dinding sel dan meningkatkan perpindahan massa antara bagian dalam sel dan pelarut yang melepaskan senyawa bioaktif ke dalam cairan di sekitarnya (yaitu pelarut).

Kavitasi akustik, yang dihasilkan oleh ultrasonografi intensitas tinggi dan frekuensi rendah, menciptakan gaya geser yang intens dan perbedaan tekanan dan suhu tinggi yang terjadi secara lokal, yang memberikan dampak yang diperlukan untuk gangguan sel, pencampuran intens, dan perpindahan massa. Gaya geser ultrasonik ini berhasil diterapkan untuk ekstraksi ganja.
Ekstraksi ultrasonik senyawa dari tumbuhan dan jaringan sel telah diteliti dengan baik. Penerapan gelombang ultrasonik yang sangat intens mendorong proses ekstraksi secara signifikan. Selain intensifikasi proses – yang menghasilkan hasil yang lebih tinggi dan waktu ekstraksi yang lebih singkat – Degradasi termal dan hilangnya konstituen sensitif suhu dicegah karena sonikasi adalah perlakuan non-termal. Selain itu, ekstraksi ultrasonik memiliki investasi dan biaya operasional yang rendah, mengurangi penggunaan pelarut dan/atau memungkinkan penggunaan pelarut yang lebih ramah lingkungan, yang menjadikannya teknik ekstraksi yang ekonomis dan ramah lingkungan. Mengungguli metode ekstraksi konvensional, ekstraksi berbantuan ultrasonik (UEA) telah diadopsi dari industri makanan untuk menghasilkan senyawa bioaktif dengan keuntungan ekonomis.

Gelombang ultrasound yang kuat mengganggu matriks sel struktur biologis dan melepaskan senyawa bioaktif. Perpindahan massa antara bahan tanaman dan pelarut diintensifkan. Karena mekanisme ini, ekstraksi ultrasonik sangat efisien untuk ekstraksi ganja.
Astaxanthin
Astaxanthin dibedakan oleh warna merah tua. Ini adalah pigmen yang larut dalam lemak yang ditemukan dalam ganggang (misalnya Haematococcus pluvialis, Chlorella zofingiensis, Chlorococcum), ragi (misalnya Phaffia rhodozyma), salmon, trout, krill, udang dan udang karang. Astaxanthin dianggap sebagai super-antioksidan karena potensi antioksidannya sepuluh hingga dua puluh kali lebih kuat daripada banyak karotenoid lainnya, seperti beta-karoten, lutein, dan zeaxanthin, dan seratus kali lebih kuat daripada alfa-tokoferol (vitamin E).
Astaxanthin (3,3′-dihydroxy-β, β′-karoten-4,4′-dione) adalah keto-karotenoid dan termasuk dalam kelas senyawa kimia yang lebih besar yang dikenal sebagai terpene (sebagai tetraterpenoid), yang terdiri dari lima prekursor karbon, isopentenil difosfat, dan dimetilalil difosfat. Astaxanthin diklasifikasikan sebagai jenis senyawa karotenoid dengan komponen yang mengandung oksigen, yaitu hidroksil (-OH) atau keton (C=O), seperti zeaxanthin dan canthaxanthin. Astaxanthin adalah metabolit zeaxanthin dan/atau canthaxanthin, yang mengandung gugus fungsi hidroksil dan keton. Seperti banyak karotenoid, astaxanthin adalah pigmen yang larut dalam lipid dan dibedakan oleh warna merahnya. Karotenoid termasuk astaxanthin terkenal dengan kapasitas antioksidannya.
Astaxanthin adalah pigmen merah dan secara alami berasal dari mikroalga air hujan (Haematococcus pluvialis) dan ragi yang disebut Xanthophyllomyces dendrorhous (juga dikenal sebagai Phaffia rhodozyma). Alga mengalami stres melalui satu atau kombinasi kondisi mulai dari kekurangan nutrisi, peningkatan salinitas, dan sinar matahari yang berlebihan untuk menciptakan Astaxanthin. Spesies yang mengonsumsi mikroalga air tawar yang tertekan, seperti salmon, trout merah, ikan air tawar merah, flamingo, krustasea (misalnya udang, krill, kepiting, lobster, udang karang), mencerminkan pigmentasi warna merah-oranye dalam penampilan mereka.
Sebagai suplemen, astaxanthin diberikan untuk efek meningkatkan kesehatan dan mengobati penyakit. Astaxanthin adalah nutrasetikal yang diberikan dengan baik untuk meningkatkan kesehatan kulit (misalnya mengurangi kerutan, kerusakan akibat sengatan matahari, dll.).
Selain itu, astaxanthin mendapat perhatian yang meningkat karena penggunaannya untuk mengobati penyakit Alzheimer, penyakit Parkinson, penyakit kardiovaskular, kolesterol tinggi, penyakit hati, degenerasi makula terkait usia, dan mencegah kanker.

Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizer ultrasonik berkinerja tinggi dari laboratorium hingga ukuran industri.